Let Us Assess, Q9–Q15 & Extended Activities വിലയിരുത്താം · തുടർപ്രവർത്തനങ്ങൾ
The last seven end-of-chapter questions – the Vikram lander on the Moon and on the Earth, the painter's platform, the cars and the lorry of Fig 6.14, the falling ball of Fig 6.15, the conveyor belt, Babu and Raju (Table 6.7) and the area under Graph 6.2 – followed by the four extended activities തുടർപ്രവർത്തനങ്ങൾ: pole vault records, world energy use (Graph 6.3), a home energy audit and car crumple zones.
- Ep = mgh (use the g the question gives – Moon 1.6 m/s², Earth 10 m/s²); work against gravity = mgh (page 6, page 7).
- Ek = ½mv²: doubling the mass doubles it, doubling the speed makes it 4 times (page 8).
- Conservation of energy: Ep + Ek stays the same in a free fall (page 9). P = W/t in watts (page 10).
- W = F × s = the area of the rectangle under a force–displacement graph (page 3).
Question 9 · Vikram lander – Moon and Earth
9. ചന്ദ്രയാൻ - 3 ലെ വിക്രം എന്ന ലാൻഡർ മോഡ്യൂളിന് 1752 kg മാസുണ്ട്. The lander module Vikram of Chandrayaan-3 has a mass of 1752 kg.
a) ചന്ദ്രോപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 100 m ഉയരത്തിൽ എത്തിയ അവസരത്തിൽ അതിന്റെ സ്ഥിതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? (ചന്ദ്രനിലെ ഗുരുത്വാകർഷണം മൂലമുള്ള ത്വരണം 1.6 m/s²).b) ഇതേ വിക്രം മോഡ്യൂൾ ഭൗമോപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 100 m ഉയരത്തിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതെങ്കിൽ അതിന്റെ സ്ഥിതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? (g = 10 m/s²)
- What was its potential energy when it was 100 m above the Moon's surface? (acceleration due to gravity on the Moon 1.6 m/s²)
- If the same Vikram module were 100 m above the Earth's surface, what would its potential energy be? (g = 10 m/s²)
Same formula Ep = mgh twice – only g changes. Mass does not change from the Earth to the Moon.
Formula: Ep = mgh.
Substitution: (a) Ep = 1752 kg × 1.6 m/s² × 100 m; (b) Ep = 1752 kg × 10 m/s² × 100 m.
Answer: (a) Ep = 280 320 J (≈ 2.8 × 10⁵ J); (b) Ep = 1 752 000 J (≈ 1.75 × 10⁶ J) – 10 ÷ 1.6 = 6.25 times as much as on the Moon.
The Moon's weaker gravity is why Vikram could hover and land gently on 23 August 2023 with small engines: lifting it or holding it up there needs only about one-sixth of the effort it would need on the Earth.
Question 10 · The painter's platform
10. ഒരു ഫ്ലാറ്റിന്റെ പുറംചുമരിന് പെയിന്റ് അടിക്കാനായി 80 kg മാസുള്ള ഒരാൾ തൂക്കിയിട്ട പ്ലാറ്റ്ഫോമിൽ ഉയരത്തിൽ നിൽക്കുന്നു. പ്ലാറ്റ്ഫോമിന്റെ മാസ് 170 kg ആണ്. അയാളെയും അയാൾ നിൽക്കുന്ന പ്ലാറ്റ്ഫോമിനെയും തറനിരപ്പിൽ നിന്ന് ഈ ഉയരത്തിലെത്തിക്കാൻ മോട്ടോർ ചെയ്ത പ്രവൃത്തിയുടെ അളവ് 150 kJ ആണ്. എങ്കിൽ പ്ലാറ്റ്ഫോം എത്ര ഉയരത്തിലാണ് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്? (g = 10 m/s²) To paint the outer wall of a flat, a man of mass 80 kg stands high up on a hanging platform. The platform has a mass of 170 kg. The work done by the motor to raise him and the platform from the ground to this height is 150 kJ. At what height is the platform? (g = 10 m/s²)
The motor lifts both: total mass = 80 + 170 kg. Change 150 kJ into J, then h = W ÷ (mg).
Formula: W = mgh ⇒ h = W ÷ (mg).
Substitution: h = 150 000 J ÷ (250 kg × 10 m/s²) = 150 000 ÷ 2500.
Answer: h = 60 m.
Using only the painter's 80 kg (→ 187.5 m) or forgetting to change kJ to J (→ 0.06 m). The motor lifts the man and the platform.
Question 11 · Two cars and a lorry (Fig 6.14)
11. ഒരേ മാസുള്ള രണ്ട് കാറുകളും ഇരട്ടി മാസുള്ള ഒരു ലോറിയും നേർദിശയിൽ പോകുന്ന ചിത്രം നിരീക്ഷിച്ച് ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരമെഴുതുക. Observe the picture of two cars of the same mass and a lorry of double the mass moving in a straight line, and answer the questions. (Fig 6.14: the green car behind at 20 m/s, the yellow car in front at 25 m/s, the lorry at 25 m/s.)
a) രണ്ട് കാറുകളുടെയും ഗതികോർജം തുല്യമായിരിക്കുമോ? ഉത്തരം സാധൂകരിക്കുക.b) ലോറിയുടെയും മുന്നിലുള്ള കാറിന്റെയും ഗതികോർജം തുല്യമാണോ? എന്തുകൊണ്ട്?
c) പിറകിലുള്ള കാറിന്റെ മാസ് 1800 kg ആണെങ്കിൽ അതിന്റെ ഗതികോർജം കണക്കാക്കുക.
- Will the kinetic energy of the two cars be equal? Justify your answer.
- Is the kinetic energy of the lorry equal to that of the car in front? Why?
- If the mass of the car behind is 1800 kg, calculate its kinetic energy.
Ek = ½mv². (a) same m, different v; (b) same v, different m; (c) put m = 1800 kg and v = 20 m/s.
(b) No. The lorry and the car in front have the same speed (25 m/s), but the lorry has twice the mass, so its kinetic energy is twice that of the car in front (Ek ∝ m).
(c) Given: m = 1800 kg; v = 20 m/s. Formula: Ek = ½mv². Substitution: Ek = ½ × 1800 kg × (20 m/s)² = 900 × 400. Answer: Ek = 360 000 J.
(Taking every car as 1800 kg: car in front 562 500 J, lorry 1 125 000 J.)
Question 12 · The falling ball (Fig 6.15)
12. ചിത്രം വിശകലനം ചെയ്ത് താഴെ കൊടുത്ത ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം എഴുതുക. കെട്ടിടത്തിന്റെ ഏറ്റവും മുകളിലെ ഒരു സ്ഥാനമാണ് A സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. നിശ്ചലാവസ്ഥയിലുള്ള പന്ത് A യിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമായി താഴേക്ക് പതിക്കുന്നതിന്റെ മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങളാണ് ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. Analyse the figure and answer the questions. A is a point at the very top of a building. The figure shows three stages of a ball, at rest at A, falling freely downwards. (At B: potential energy 12 J, kinetic energy 8 J; C is just above the ground level തറനിരപ്പ്.)
a) A യിലെ ഗതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? b) A യിലെ സ്ഥിതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? c) A യിലെ ആകെ ഊർജം എത്രയായിരിക്കും? d) C യിലെ ഗതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? e) C യിലെ സ്ഥിതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? f) C യിലെ ആകെ ഊർജം എത്രയായിരിക്കും? g) ഇവിടെ പന്ത് താഴേക്ക് പതിക്കുമ്പോൾ ഊർജത്തിന്റെ അളവിൽ എന്ത് മാറ്റമാണ് സംഭവിച്ചിരിക്കുന്നത്? വിശദമാക്കുക.- What is the kinetic energy at A?
- What is the potential energy at A?
- What is the total energy at A?
- What is the kinetic energy at C?
- What is the potential energy at C?
- What is the total energy at C?
- What change has happened to the amount of energy as the ball falls? Explain.
Start with B: total = 12 + 8 = 20 J. With no air resistance the total is the same everywhere. At A the ball is at rest; at C it is at ground level.
| Potential energy | Kinetic energy | Total energy | |
|---|---|---|---|
| A (top, at rest) | (b) 20 J | (a) 0 J | (c) 20 J |
| B | 12 J | 8 J | 20 J |
| C (just above the ground) | (e) 0 J | (d) 20 J | (f) 20 J |
(g) As the ball falls, its potential energy decreases and its kinetic energy increases by exactly the same amount – potential energy is changing into kinetic energy. The total energy stays 20 J all the way down: energy is neither created nor destroyed, only changed from one form to another – the law of conservation of energy (air resistance ignored).
Question 13 · The conveyor belt
13. നിർമ്മാണ വസ്തുക്കൾ കെട്ടിടത്തിന്റെ മുകളിൽ എത്തിക്കുന്ന ഒരു കൺവെയർ ബെൽറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് 50 kg വീതം മാസുള്ള അഞ്ച് ചാക്ക് സിമന്റ് 16 s സമയംകൊണ്ട് 8 m ഉയരത്തിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നു. കൺവെയർ ബെൽറ്റിലെ മോട്ടോറിന്റെ പവർ കണക്കാക്കുക (g = 10 m/s²). A conveyor belt that carries building materials to the top of a building takes five sacks of cement, each of mass 50 kg, up to a height of 8 m in 16 s. Calculate the power of the motor of the conveyor belt (g = 10 m/s²).
Total mass = 5 × 50 kg. Work = mgh, then P = W/t.
Formula: W = mgh; P = W/t.
Substitution: W = 250 × 10 × 8 = 20 000 J; P = 20 000 J ÷ 16 s.
Answer: P = 1250 W (= 1.25 kW ≈ 1.68 HP).
Question 14 · Babu and Raju (Table 6.7)
14. ബാബുവും രാജുവും കൂടി വീടുപണിക്കാവശ്യമായ വസ്തുക്കൾ 15 m ഉയരമുള്ള കെട്ടിടത്തിന്റെ മുകളിൽ എത്തിച്ചിരിക്കുന്നതിന്റെ വിശദാംശം ചുവടെ നൽകിയിരിക്കുന്നു. The details of Babu and Raju carrying materials for house construction to the top of a building 15 m high are given below.
| Load (weight) ഭാരം | Time taken to reach the top മുകളിലേക്ക് എത്തിക്കാനെടുത്ത സമയം | |
|---|---|---|
| Babu ബാബു | 600 N | 300 s |
| Raju രാജു | 400 N | 200 s |
Table 6.7
a) ഇവരിൽ കൂടുതൽ പ്രവൃത്തി ചെയ്തത് ആരാണെന്ന് കണ്ടെത്തുക.b) പവർ കൂടുതൽ ബാബുവിനാണെന്ന് പറഞ്ഞാൽ നിങ്ങൾ യോജിക്കുമോ? വിശദമാക്കുക.
- Find out who did more work.
- Would you agree if someone said Babu has more power? Explain.
The load is already a weight (in N), so W = weight × height. Then P = W/t for each.
Formula: W = F × h (F = the weight lifted); P = W/t.
Substitution: W(Babu) = 600 × 15; W(Raju) = 400 × 15; P(Babu) = 9000 ÷ 300; P(Raju) = 6000 ÷ 200.
Answer: (a) W(Babu) = 9000 J, W(Raju) = 6000 J – Babu did more work. (b) No, I do not agree. P(Babu) = 30 W and P(Raju) = 30 W – their powers are equal. Babu did more work, but he also took more time.
“More work means more power.” Power is the rate of doing work – work ÷ time. Raju does less work in less time, and the rate comes out exactly the same.
Question 15 · The area under Graph 6.2
15. വസ്തുവിൽ പ്രയോഗിച്ച ബലവും വസ്തുവിനുണ്ടായ സ്ഥാനാന്തരവും തമ്മിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ഗ്രാഫ് നിരീക്ഷിക്കൂ. Observe the graph relating the force applied on an object and the displacement of the object (Graph 6.2: force ബലം (N) on the Y-axis, position സ്ഥാനം (m) on the X-axis).
a) ഗ്രാഫിൽ നിന്ന് വസ്തുവിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലത്തിന്റെ അളവ് എത്രയാണെന്ന് കണ്ടെത്തൂ.b) ബലം പ്രയോഗിച്ചതു മൂലം വസ്തുവിനുണ്ടായ പരമാവധി സ്ഥാനാന്തരത്തിന്റെ അളവ് ഗ്രാഫിൽ നിന്ന് കണ്ടെത്തി എഴുതൂ.
c) ഗ്രാഫ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രവൃത്തിയുടെ അളവ് കണ്ടെത്താനുള്ള മാർഗമെന്ത്? ഗ്രാഫിനു താഴെയുള്ള ഭാഗത്തെ പരപ്പളവ് കണ്ടെത്തിനോക്കൂ. ഇത് പ്രവൃത്തിയുടെ അളവിന് തുല്യമല്ലേയെന്ന് പരിശോധിക്കുക.
- Find from the graph the force applied on the object.
- Find from the graph the maximum displacement of the object caused by the force.
- How can the work be found using the graph? Find the area of the region under the graph. Check whether it is equal to the work done.
Read the height of the flat line (force) and where it ends on the X-axis (displacement). The region under it is a rectangle: area = height × width.
(b) Maximum displacement = 0.4 m (the line ends at 0.4 on the X-axis).
(c) The work is the area under the force–displacement graph. Here the region is a rectangle: area = 6 N × 0.4 m = 2.4 J. Check with the formula: W = F × s = 6 N × 0.4 m = 2.4 J – the same. ✔
The area method works even when the force is not constant (for example, stretching a spring), where W = F × s cannot be used directly. In higher classes you will find work as the area under curved graphs.
Extended activity 1 · Technology and sports records (pole vault)
1. ശാസ്ത്രസാങ്കേതികവിദ്യയിലെ വികാസം സ്പോർട്സ് മേഖലയിലെ റെക്കോർഡുകളെ സ്വാധീനിച്ചിട്ടുണ്ട്. പോൾ വാൾട്ടിൽ പോൾ, അത്ലറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന പാദരക്ഷകൾ, വസ്ത്രങ്ങൾ, തുടങ്ങി സ്പോർട്സ് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ വലിയ മാറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്. ഇത് മത്സരഫലത്തെ വലിയ തോതിൽ സ്വാധീനിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് കൂടുതൽ വിവരശേഖരണം നടത്തി ഒരു കുറിപ്പ് തയ്യാറാക്കുക. (ഉദാഹരണം : പോൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചിരുന്ന പദാർഥങ്ങളിൽ വന്ന മാറ്റം, ചാടിയ ഉയരത്തിൽ വന്ന മാറ്റം എന്നിവ താരതമ്യം ചെയ്യാം) Developments in science and technology have influenced sports records. There have been big changes in making sports equipment – the pole in pole vault, athletes' shoes, clothes and so on – and this has greatly affected results. Collect more information and prepare a note. (Example: compare the change in the materials used to make the pole with the change in the height jumped.)
- The physics: the vaulter's kinetic energy from the run-up → potential energy of configuration stored in the bent pole → potential energy of position (height) at the bar. A faster run-up (more ½mv²) and a pole that stores and gives back more energy mean a higher jump.
- Pole materials (compare): early poles were wooden, then bamboo (light and springy); after about 1950 steel / aluminium (strong but stiff – they bend little, so they store little energy); from the 1960s fibreglass and later carbon fibre – they bend a lot and spring back, returning most of the stored energy.
- Heights (approx.; check the latest figures): bamboo-era records were a little above 4.7 m; fibreglass poles took the record past 5 m in the early 1960s; the men's world record is now above 6 m.
- Other equipment: spiked shoes (better grip, less energy lost in slipping), light tight-fitting suits (less air drag), soft landing mats (safe landings allowed higher bars), synthetic tracks.
- Discuss: is the record due to the athlete or the equipment? Should rules limit equipment? Write your note in your science diary.
Extended activity 2 · World energy consumption (Graph 6.3)
2. ലോകത്തെ ഊർജ ഉപഭോഗവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ചാർട്ട് പരിശോധിക്കുക. വികസനം തുടരണമെങ്കിൽ ഊർജ ഉപഭോഗം വർധിപ്പിക്കേണ്ടി വരും. … വർധിച്ചുവരുന്ന ഊർജാവശ്യം നേരിടാൻ നമുക്ക് ചെയ്യാവുന്ന പ്രവർത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ച് ഒരു സെമിനാർ പേപ്പർ തയ്യാറാക്കുക. Examine the chart of the world's energy consumption ലോകത്തെ ഊർജ ഉപഭോഗം. If development is to continue, energy consumption will have to increase. Prepare a seminar paper on what we can do to meet the growing demand for energy.
- Introduction – reading the graph: consumption rises from 373 × 10¹⁸ J (1990) to 812 × 10¹⁸ J (2035, projected) – about 2.18 times, an average rise of roughly 10 × 10¹⁸ J every year. (The later years in the graph are projections.)
- Why it rises: growing population, industries, vehicles, more electrical appliances in homes.
- The problem: most of it still comes from coal, oil and gas – limited and polluting (carbon dioxide, global warming).
- Produce more, cleanly: solar (rooftop panels, the solar-powered Kochi airport), wind, small hydroelectric projects, biogas from waste.
- Use less, wisely: LED bulbs, BEE star-rated appliances, public transport, cycling and walking, switching off at the plug, good building design that uses daylight.
- Conclusion: energy cannot be created – only changed from one form to another – so every joule we save is a joule we do not have to produce.
Extended activity 3 · Electricity at home – audit and notice
3. നിങ്ങളുടെ വീട്ടിലെ വൈദ്യുത ഉപകരണങ്ങളുടെ പവർ പരിശോധിച്ച് ഊർജ ഉപയോഗം ശാസ്ത്രീയമാക്കാൻ എന്തെല്ലാം കാര്യങ്ങൾ ചെയ്യണമെന്ന കുറിപ്പ് തയ്യാറാക്കുക. ക്ലാസിൽ ചർച്ച ചെയ്ത് വൈദ്യുത ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ശാസ്ത്രീയമാർഗങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുത്തിയ ഒരു നോട്ടീസ് തയ്യാറാക്കുക. Check the power of the electrical appliances in your home and prepare a note on what should be done to use energy scientifically. Discuss in class and prepare a notice including scientific ways to reduce electricity consumption.
Typical power ratings (approx.) – read the label on your own appliances. Energy (kWh) = power (kW) × time (h). 1 unit on the KSEB bill = 1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3.6 × 10⁶ J.
1 kW = 1000 J every second; 1 hour = 3600 s. So 1 kWh = 1000 × 3600 = 3 600 000 J = 3.6 × 10⁶ J. A 1000 W iron box used for 1 hour uses exactly 1 unit. A 9 W LED bulb takes 1000 ÷ 9 ≈ 111 hours to use the same unit.
- Switch off lights, fans and the TV when you leave the room – and switch off at the plug, not just with the remote.
- Replace old bulbs and tube lights with LED lights.
- Buy BEE star-rated appliances (5 stars use the least energy).
- Use daylight – open windows and curtains during the day.
- Iron clothes in one batch, not one at a time every day.
- Run the washing machine and the pump with full loads; don't let the overhead tank overflow.
- Keep the fridge door closed, set it correctly, and don't put hot food in it.
- Read the KSEB bill: 1 unit = 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J. Track your units every month.
– Science Club, Class 9
Extended activity 4 · Bumpers, crumple zones and crash guards
4. പുതിയ കാറുകൾ നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ മുൻഭാഗത്തും പിൻഭാഗത്തും ഘടിപ്പിക്കുന്ന ബമ്പറുകൾ പെട്ടെന്ന് തകർന്നു പോകത്തക്ക വിധത്തിലാണ് രൂപകല്പന ചെയ്യുന്നത്. ഇത് യാത്രക്കാരുടെ സുരക്ഷിതത്വത്തിന് അത്യാവശ്യമാണ്. മുൻഭാഗത്ത് കരുത്തുറ്റ ക്രാഷ് ഗാർഡുകൾ പിടിപ്പിക്കുന്നത് യാത്രക്കാരുടെ ജീവന് ഭീഷണിയാണ്. നാം മനസ്സിലാക്കിയ പ്രവൃത്തി-ഊർജ വിവരങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഇത് വിശദമാക്കി ഒരു കുറിപ്പ് തയ്യാറാക്കൂ. When new cars are made, the bumpers fitted at the front and back are designed to crumple easily. This is essential for the safety of the passengers. Fixing strong crash guards at the front is a threat to the passengers' lives. Explain this on the basis of what we have learnt about work and energy, and prepare a note.
Sample car: 1200 kg. All of its kinetic energy must be removed by the work done on it while stopping: F × s = ½mv², so the average force F = ½mv² ÷ s (ignoring the small energy kept by the wall). Numbers are illustrative.
A crumple zone and a soft bumper fold up on purpose. They make the car stop over a longer distance (and a longer time), and the work of crushing the metal turns the kinetic energy into heat, sound and the energy of bending – not into the passengers. So the force on the passengers is small.
A rigid crash guard hardly bends. The car stops over a tiny distance, so the force becomes huge (in the lab, about 12 times more than with a crumple zone) and is passed straight to the passengers – that is why such guards are dangerous. Seat belts and airbags work in the same way: they stretch or squash to stop the body over a longer distance.
- 📄 Standards & Labelling (BEE star label) - Overview Bureau of Energy Efficiency, Govt. of India
What the 1-5 star label on fans, fridges and ACs means and how it helps you save electricity. - 📄 Energy Management Centre Kerala Energy Management Centre, Govt. of Kerala
Kerala's energy-saving agency - campaigns and tips for saving power at home and school. - 📄 Energy efficiency and conservation U.S. Energy Information Administration
The difference between using less energy and using energy more efficiently. - 📄 Crumple zone Wikipedia
Why car fronts are built to crush: they absorb the kinetic energy of a crash to protect people. - 🔗 Energy Production and Consumption Our World in Data
Interactive charts of how much energy the world and India use, and how it has grown.